Elektronische Zugangssteuersysteme haben in den letzten Jah- ren in verschiedenen Bereichen eine überraschend schnelle und weite Verbreitung gefunden. Die Funktionalität solcher Syste- me wird ständig weiter ausgebaut. So haben sich im Automobil- bau die klassischen Funkschließsysteme, die anfangs nur die Bedeutung einer (von vielen Autofahrern als überflüssig er- achteten) Komfortfunktion hatten, inzwischen zu komplexen Sy- stemen gewandelt, über die nicht nur der Zugang zum Fahrzeu- ginnenraum erreicht wird, sondern über die zudem Fahrzeug- funktionen gesteuert werden. Die Benutzerauthentifikation er- folgt dabei durch die Übermittlung eines Zugangscodes, und zwar bei modernen Systemen per Funk. Perspektivisch ist auch vorgesehen, neben dem Zugangscode benutzerspezifische Daten zu übertragen, die für die Steuerung bestimmter Funktionen benötigt werden.

Fortgeschrittene Zugangssteuersysteme dieser Art, die inzwi- schen in PKW der Oberklasse in der Praxis eingesetzt werden, realisieren das Prinzip"Passive Entry"in Anordnungen mit einer Sender-/Empfänger-Einheit im Fahrzeug und einer Mehr- zahl von Chipkarten, die den Besitzer des Fahrzeugs, dessen Ehefrau oder andere Personen zum Zugang und zur Inbetriebnah- me des Fahrzeugs befähigen. Diese Chipkarten sind nicht un- tereinander identisch, sondern individualisiert. Das liegt unter anderem darin begründet, daß bestimmte Fahrzeugfunktio- nen (beispielsweise Sitz-und Spiegelverstellung) aufgrund von auf der Chipkarte gespeicherten nutzerspezifischen Daten ausgeführt werden sollen. Zudem spielen Sicherheits-und Do- kumentationserwägungen hierbei eine Rolle.

Die erwähnten Chipkarten realisieren speziell das Prinzip des "Passive Entry"bzw."Passive Go", dessen Kern darin besteht, daß die Zugangscodegeber (Chipkarten) bei Annäherung an das Fahrzeug von einer darin befindlichen Sender-/Empfänger- Einheit aktiviert bzw. abgefragt werden und daraufhin einen Zugangscode an diese aussenden. Um das Fahrzeug benutzen zu können, ist ein Mitführen der Chipkarte am Körper ausrei- chend. Für den Fahrzeugzutritt findet eine bidirektionale Kommunikation zwischen Fahrzeug und Chipkarte statt. Bei- spielsweise kommuniziert die Sender-/Empfånger-Einheit im Fahrzeug mit der Chipkarte über induktive Antennen, die in den Türen und dem Kofferraum bzw. Stoßfänger untergebracht sind. Diese Antennen werden auf einem 125 kHz-Träger ange- steuert, während die Chipkarten ihre Antwort an das Fahrzeug (nach derzeitigem Stand der Technik) im sogenannten ISM- Frequenzbereich bei 433 MHz absetzen. Eine Berührung des Tür- griffs bei einem gesicherten Fahrzeug bewirkt die Ausgabe ei- nes Abfragesignals über die in der entsprechenden Tür ange- ordnete induktive Antenne, woraufhin die am Körper mitgeführ- te Chipkarte ein Zugangscodesignal (Authentifikationssignal) über Funk an das Fahrzeug sendet. Ergibt sich im Ergebnis der Auswertung des Zugangscodes dessen Gültigkeit, so wird das Fahrzeug über die Zentralverriegelungspumpe entsichert. In ähnlicher Weise läuft der Vorgang der Sicherung des Fahrzeugs beim Aussteigen, das Starten des Fahrzeugs (über einen Tipta- ster im Bedienungsbereich initiiert) und die Ausführung wei- terer Funktionen ab.

Zumindest beim ersten Abfragevorgang, in dessen Ergebnis der Zugang zum Fahrzeug gewährt oder verweigert wird, muß die fahrzeugseitige Sender-/Empfänger-Einheit grundsätzlich sämt- liche für das Fahrzeug zugelassenen Chipkarten ansprechen, um festzustellen, ob mit einer von diesen-und mit welcher- der Zugang zum Fahrzeug begehrt wird. Diese Abfragen und/oder die Antworten erfolgen nach dem Stand der Technik sequenti- ell : Entweder werden die Zugangscodegeber (auch als"ID-

Geber"bezeichnet) sequentiell aktiviert und abgefragt, oder die ID-Geber antworten auf ein gemeinsames"Wecksignal"se- quentiell in ihnen zugewiesenen Zeitschlitzen.

Für den gesamten Ansprechvorgang und die Auswertung der ein- gehenden Antwort bzw. Antworten bis hin zur Aktivierung des Offnungsmechanismus steht gemäß den Spezifikationen der Fahr- zeughersteller nur eine geringe Zeitspanne (typisch 200 ms) zur Verfügung, da der Nutzer nicht wahrnehmen soll, daß zwi- schen der Basisstation im Fahrzeug und seiner Chipkarte ein umfangreicherer Datenaustausch stattfindet, und da ihm keine spürbare Wartezeit für die Gewährung des Zugangs zugemutet werden soll. Speziell mit zunehmendem Umfang der seitens der Zugangscode-bzw. ID-Geber zu übermittelnden Informationen wird die Summation der Antwortzeiten zunehmend kritisch für die Einhaltung dieses Zeitlimits.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fern-Zugangssteuerung der gattungsgemäßen Art sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, mit denen der Verfahrensablauf ohne wesentliche Erhöhung des technischen Aufwandes und der Kosten deutlich beschleunigt werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Anordnungsaspektes durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, beide Phasen des Kommunikationsvorganges zwischen der Fahrzeugein- heit und den potentiell anzusprechenden Zugangscodegebern parallel ablaufen zu lassen, indem die Zugangscodegeber durch ein gemeinsames Abfragesignal angesprochen werden und zeit- lich parallel antworten, wobei ihren Sendesignalen ein Cha- rakteristikum aufgeprägt wird, welches die zeitlich parallele Verarbeitung in der Fahrzeugeinheit ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführung besteht dieses Charakteristi- kum in einer spezifischen Spreizspektrum-Sequenz, mit der der Zugangscode die Daten im ID-Geber (der Chipkarte) verarbeitet wird/werden. Auf seiten der Fahrzeugeinheit sind entsprechen- de Mittel zur Entspreizung des empfangenen gespreizten Daten- bzw. Zugangscodesignals vorgesehen. Da für die einzelnen Zu- gangscodegeber unterschiedliche Spreizsequenzen zur Aufprä- gung auf den Zugangscode vorzusehen sind, müssen fahrzeugsei- tig sämtliche zugelassenen Spreizsequenzen vorhanden sein.

Damit wird es erforderlich, mindestens Teile der fahrzeugsei- tigen Empfängereinheit als zueinander parallele Komponenten auszuführen. Da es sich bei den in Rede stehenden Systemen aber nicht um niedrigpreisige Systeme handelt und der poten- tiell erzielbare Gebrauchswertvorteil im Vordergrund steht, ist dieser Aufwand grundsätzlich vertretbar-zumal er durch geeignete Wahl des Spreizcodierungsverfahrens gering gehalten werden kann.

Unter diesem Blickwinkel ist das DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)-Verfahren besonders geeignet, da hierbei nur ein HF-Empfangsteil (Front-End) benötigt wird und der Mehraufwand fur die verschiedenen Empfangsstrecken sich auf das Basis- band, d. h. den Bereich der digitalen Signalverarbeitung, be- schrankt, wo er durch Einsatz spezifischer höchstintegrierter Schaltungen minimiert werden kann. Auch senderseitig können bei den verschiedenen ID-Gebern identische HF-Baugruppen ver- wendet werden, lediglich bei der Erzeugung des gespreizten Datensignals im Basisband (softwaremäßig realisierbar) werden unterschiedliche Spreizsequenzen verwendet.

Grundsätzlich kann aber auch die Anwendung anderer Spreiz- spektrum-Verfahren sinnvoll sein, beispielsweise die Anwen- dung des sogenannten"Chirp"-Verfahrens, bei dem im Verlauf eines Datenttelegramms eine Erhöhung bzw. eine Absenkung der Trägerfrequenz erfolgt, die im Empfänger durch eine Empfangs- signalverarbeitung mittels zeitvarianter Filter (Oberflächen-

wellenfilter) berücksichtigt wird. Da hierfür multiple Fil- terstrukturen im HF-Bereich benötigt werden, ist der empfän- gerseitige Aufwand grundsätzlich etwas höher-auch hier wir- ken sich aber technologische Fortschritte speziell bei der Herstellung von Oberflächenwellenfiltern auf Keramiksubstra- ten kostendämpfend aus. Ebenso läßt sich das Verfahren mit- tels Frequency Hopping Spread Spektrum-Verfahren bewerkstel- ligen. Hier steht eine große Anzahl möglicher Übertragungska- nale auf verschiedenen Frequenzen zur Verfügung, die sender- seitig-wieder unter Maßgabe einer Spreizsequenz-ange- sprungen werden. Mittels Korrelation lassen sich im EmpfAnger wieder die Signale verschiedener Sender trennen.

Eine Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfah- rens umfaßt-wie sich grundsätzlich schon aus den obigen Er- läuterungen ergibt-eine Mehrzahl von Zugangscodegebern, die neben einem Speicher für den eigentlichen Zugangscode einen weiteren Speicher für das zusätzliche Charakteristikum, bei- spielsweise einen für jeden einzelnen Zugangscodegeber spezi- fischen Spreizcode, und eine zu dessen Aufprägung dienende Multiplikator-bzw. Modulatorstufe aufweisen, sowie eine Sen- der-/Empfänger-Einheit (Fahrzeugeinheit) zur Abfrage der ein- zelnen Zugangscodegeber und zur Auswertung eines oder mehre- rer auf das Abfragesignal hin übermittelter, geberspezifisch individualisierter Zugangscodesignale. Die Fahrzeugeinheit weist eine der Anzahl der zugelassenen Zugangscodegeber ent- sprechende Anzahl von Speicherbereichen für deren Charakteri- stika (Spreizcodes) sowie eine entsprechende Anzahl von Fil- ter-oder Korrelatorkomponenten zur Verarbeitung der Emp- fangssignale mit den gespeicherten Charakteristika auf. Es versteht sich, daß die Fahrzeugeinheit zudem einen Abfragesi- gnalgenerator und-sender aufweist und daß die Zugangscodege- ber einen auf diesen abgestimmten Abfragesignalempfänger ha- ben, der die übrigen Komponenten der Zugangscodegeber bei Empfang eines Abfragesignals aktiviert.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be- schreibung eines Ausführungsbeispiels sowie grundsätzlicher Zusammenhänge zum Verständnis der vorgeschlagenen Lösung an- hand der Figuren. Von diesen zeigen : Fig. 1 ein Funktions-Blockschaltbild einer Gesamtanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine zusammenhängende Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung eines gespreizten Datensignals sowie der Mo- dulation des Trägers mit diesem in einem Zugangscode- geber gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 ein Funktions-Blockschaltbild zur Erläuterung der emp- fängerseitigen Verarbeitung des gemäß Fig. 2 sender- seitig erzeugten Zugangscodesignals, Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Spreizsequenzverarbeitung und Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 für die Anwendung eines speziel- len Algorithmus modifizierte Anordnung.

Fig. 1 zeigt eine"Passive Entry"-Zugangssteueranordnung 1, die mehrere ID-Geber 10 und eine Fahrzeugeinheit 20 umfaßt, in Form eines fragmentarischen Funktions-Blockschaltbildes, das nur die im Zusammenhang mit der Ausführung der Erfindung wesentlichen Funktionskomponenten zeigt.

Jeder ID-Geber 10 umfaßt einen Datenspeicher 11, in dem ein geberspezifischer Code ID1, ID2,... IDn gespeichert ist, welcher neben dem eigentlichen Zugangscode nutzerspezifische Daten des Besitzers umfaßt. Weiterhin umfaßt jeder ID-Geber einen PN-Codespeicher 13, in dem jeweils ein für diesen Geber charakteristischer Spreizcode gespeichert ist. In einer in der Figur als Multiplikator symbolisierten Spreizcode-

Verarbeitungsstufe 15 jedes ID-Gebers 10 wird dem jeweiligen Zugangs-und Nutzercode der für diesen ID-Geber spezifizierte Spreizcode aufgeprägt, und in einer der Spreizcode- Verarbeitungsstufe 15 nachgeordneten HF-Stufe 17 erfolgt in an sich bekannter Weise eine HF-Verarbeitung zu einem Sende- signal, welches über eine (nicht bezeichnete) HF-Antenne ab- gestrahlt wird. Weiterhin weist jeder ID-Geber 10 einen Ab- fragesignalempfänger 19 auf, der bei Empfang eines Abfragesi- gnals die oben genannten Komponenten zur Ausgabe eines Ant- wortsignals aktiviert. Die hier gewählte vereinfachte Block- darstellung ist so zu verstehen, daß der Abfragesignalempfän- ger 19 einen Controller zur Ablaufsteuerung der Ausgabe eines Antwortsignals umfaßt ; Details der Funktionskomplexe Abfrage- signalempfang und Antwortsignalsteuerung sind an sich bekannt und bedürfen daher hier keiner genaueren Erläuterung. Der im Zusammenhang mit der Ausführung der Erfindung wesentliche Ab- lauf der Signalverarbeitung im ID-Geber 10 ist in Fig. 2 und der zugehörigen Beschreibung weiter unten genauer erläutert.

Die Fahrzeugeinheit 20 umfaßt einen Abfragesignalgenerator 21 und einen mit dessen Ausgang verbundenen Abfragesignalsender 23 zur Erzeugung des Abfragesignals. Bestehende Systeme be- nutzen für dieses Abfragesignal relativ niedrige Frequenzen (z. B. 125 kHz, induktive Übertragung), um eine genaue Ein- grenzung des Wirkungsbereichs des Abfragesignals zu errei- chen, das Signal wird durch (hier nicht gezeigte) Antennen in Karosserieteilen eines Fahrzeugs übertragen. Prinzipiell ist jedoch jede beliebige Übertragungsstrecke für dieses Abfrage- signal denkbar. Auch insoweit ist die Funktion der Zugangs- steueranordnung 1 an sich bekannt und bedarf keiner genaueren Erläuterung. Wesentlich ist, daß durch einen Mikrocontroller 25 der Fahrzeugeinheit 20 bei Erhalt eines entsprechenden Auslösesignals (beispielsweise von einem Taster am Türgriff des Fahrzeugs) die Erzeugung eines einzelnen, allgemeingülti- gen Abfragesignals für alle ID-Geber 10 durch den Abfragesi- gnalgenerator 21 veranlaßt und zugleich eine Parallelverar- beitung der daraufhin eingehenden Antwortsignale der ID-Geber

gesteuert wird. Die Antwortsignale werden wiederum in an sich bekannter Weise über eine (nicht bezeichnete) HF-Antenne emp- fangen, in einer HF-Stufe 26 HF-seitig verarbeitet und einem der HF-Stufe nachgeschalteten A/D-Wandler 27 digitalisiert.

Im Anschluß an die Digitalisierung erfolgt-wie in der Figur zu erkennen ist-eine Parallelverarbeitung in einer der An- zahl n der zugelassenen ID-Geber 10 entsprechenden Anzahl von Korrelatorstufen 28, wo jeweils eine Entspreizung mit dem bei der senderseitigen Spreizung angewandten, in der Fahrzeugein- heit in einem fahrzeugseitigen Spreizcodespeicher 29 abgeleg- ten Spreizcode erfolgt. Dieser Vorgang ist nochmals in Fig. 3 und weiter unten in der Beschreibung skizziert. In dessen Er- gebnis stehen die in Fig. 1 als"Abfrageergebnis 1","Abfra- geergebnis 2"bzw."Abfrageergebnis n"bezeichneten ent- spreizten Zugangs-und Nutzercodes ID1, ID2 bzw. IDn der im Abfragebereich der Fahrzeugeinheit 20 liegenden und ein Ant- wortsignal übermittelnden ID-Geber zur weiteren Verarbeitung und Prüfung in an sich bekannter Weise bereit, wobei die Be- reitstellung erfindungsgemäß gleichzeitig erfolgt und dadurch die Zugangscode-Verarbeitung beschleunigt wird. Das in Fig. 1 dargestellte Verfahren der digitalen Signalverarbeitung (DSP) stellt das grundlegende Prinzip der bevorzugten Ausführung dar. Der DSP-Algorithmus läßt sich im Rahmen der Rechenkapa- zität modifizieren, um applikationsspezifische Optimierungen vorzunehmen. Beispielsweise ließe sich der Dynamikbereich durch Verfahren wie"Multiuser Detection of CDMA by Iterated Soft-Cancellation (Turbo Multiuser Detection)"erweitern. In der einschlägigen Literatur finden sich viele Ansåtze für solche Optimierungs-Möglichkeiten.

Die digitale Signalverarbeitung läßt sich in diesem Fall im allgemeinen nicht mehr in einzelne unabhängige Zweige Auftei- len. Die in Fig. 1 skizzierte Anordnung hätte dann die in Fig. 5 gezeigte Form einer modifizierten Anordnung 1'mit ei- nem DSP-Verarbeitungsblock 28/29'zur parallelen digitalen Verarbeitung des Empfangssignals. Fig. 5 bedarf in Anbetracht der obigen Erläuterung von Fig. 1 keines weiteren Kommentars.

Fig. 2 illustriert die einzelnen Stufen der Erzeugung eines gespreizten Datensignals (Zugangs-und Nutzercode), die in vorteilhafter Weise im logischen bzw. digitalen Verarbei- tungsbereich der ID-bzw. Zugangscodegeber 10 stattfindet.

Zunächst wird mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters SR und einer Additionsstufe ADD auf im oberen Teil von Fig. 2 skizzierte Weise aus einem Taktsignal"Clock"ein Spreizcode "PN-Signal"erzeugt. Anschließend erfolgt eine multiplikative Verknüpfung des hierbei erhaltenen Spreizcodes mit dem ei- gentlichen Datensignal in der bereits in Fig. 1 gezeigten Verarbeitungsstufe 15. Der Signalverlauf des Datensignals, des Spreizcodes und des gespreizten Datensignals ist-an ei- nem vereinfachten Beispiel-in den drei Timingdiagrammen im mittleren Bereich von Fig. 2 dargestellt.

Im unteren Bereich der Fig. 2 ist der letzte Schritt einer BPSK-Modulation eines HF-Trägers mit dem im Mikrocontroller MC gewonnenen gespreizten Datensignal in einem BPSK-Modulator MOD zur Gewinnung eines Sendesignals dargestellt.

In Fig. 3 ist (wiederum in Form einer Prinzipskizze) darge- stellt, wie das Empfangssignal der Fahrzeugeinheit 20 (Fig. 1) in einem einfachen Empfangsteil ("Front-End") R ei- ner Filterung in einer Filterstufe F und einer weiteren Ver- arbeitung in einem dieser nachgeordneten Abwärts-Mischer M unterzogen wird, bevor das Signal in einem A/D-Wandler AD (entsprechend Block 27 in Fig. 1) einer Digitalisierung un- terzogen und in der logischen Verarbeitungsstufe DSP, die zu- gleich das Abtastsignal für den A/D-Wandler AD liefert, einer logischen Verarbeitung unter Synchronisation, Korrelation und Demodulation zur Rückgewinnung des Zugangs-und Nutzercodes unterzogen wird.

In Fig. 4 ist an einem Beispiel eine Spreizcode-Verarbeitung etwas näher skizziert, wie sie bei der hier erläuterten Zu- gangssteueranordnung 1 senderseitig in den Verarbeitungsstu- fen 15 der ID-Geber 10 ausgeführt wird und der empfängersei-

tig eine entsprechende Entspreizung in den Korrelatorstufen 29 der Fahrzeugeinheit 20 entspricht.

Vereinfachend wird angenommen, daß der zu übertragende Zu- gangscode durch ein Folge a (n) von Bits gegeben sei, die ei- nen zeitlichen Abstand bzw. eine Symboldauer T haben. Weiter wird angenommen, daß diese Symboldauer T gleich dem zeitli- chen Abstand Tb zweier Quellensymbole sei und a (n) aus bipo- laren Werten +1,-1 gebildet sei, die mit gleicher Wahr- scheinlichkeit auftreten sollen. Der Spreizvorgang umfaßt in der Modell-Darstellung folgende Schritt : Zunächst wird durch Aufwartstastung mit dem Spreizfaktor L die Folge a (k) er- zeugt. Dies geschieht durch Einfügen von (L-1) Nullen im Ab- stand der Chipdauer Tc zwischen jeweils zwei Werten von a (n).

Die Zuordnung der Spreizsequenz zu den einzelne Bits wird in diesem Modell als Filterung der aufwärtsgetasteten Bitfolge a (k) mit einem FIR-Filter verstanden. Die Filterkoeffizienten dieses FIR-Filters sind die L bipolaren Elemente der (im Ka- sten in der ersten Zeile der Fig. 4 gezeigten) Spreizsequenz b. Die bei der Spreizung entstehende Folge x (k) ist nun durch die Spreizsequenz geprägt. Ein D/A-Wandler wandelt die Folge x (k) in eine Folge xo (t) von Diracimpulsen im zeitlichen Ab- stand Tc, und darauf folgt eine Impulsformung mit einer frei wählbaren Impulsform zu einem Sendesignal so (t), das sich ma- thematisch als Ergebnis einer Faltung von xo (t) und der in- versen Fouriertransformierten des Frequenzganges bei der Im- pulsformung darstellt. (Dieses Modell schließt in vereinfa- chender Weise der Darstellung keine Modulation auf eine Trä- gerfrequenz ein.) Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel und die gegebenen Erläuterungen beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich.